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機械行業

 本文介紹了車間制造執行系統(MES)在機械加工行業精益化生產中的作用,闡述了機械加工行業實施MES項目的應用過程,包括MES的功能模塊和實施步驟。系統的應用幫助機械加工行業降低成本、改善物料流通性能、按期交貨,提高了產品質量和服務質量。機械加工行業MES實施的過程和經驗具有一定的借鑒意義。
 
概述
當前發達國家大力推行精益制造、智能制造、柔性制造、敏捷制造、制造全球化等先進制造理念,并制定了21世紀制造業發展戰略,國外工程技術信息化應用結果表明,其信息化應用程度深淺是現代企業競爭取勝的關鍵。實施車間制造執行系統(Manufacturing Execution System,簡稱MES)可以支持MRP/ERP系統向制造過程延伸、實現企業計劃管理與控制系統集成已提上企業信息化建設的日程。

MES是位于上層計劃管理系統與底層工業控制之間的、面向車間層的管理信息系統。MES的目的是把上層的ERP計劃和車間生產現場設備控制連接起來,解決上層生產計劃管理與底層生產過程脫節的矛盾,提高企業對生產信息的快速反應能力。


機械加工行業面臨的問題
1、機械加工行業產品制造的特點
(1)產品零部件數量多,部件幾十種,零件甚至有上千種。
(2)生產工藝和過程復雜,技術難度大,質量要求苛刻。
(3)生產模式為單件、小批量和中批量共存且種類繁多。
(4)生產柔性高,按訂單生產。

2、機械加工行業生產車間管理需求
車間生產制造模式還是采用傳統的管理方式,車間的管理制度也存在很多執行不規范的地方,生產現場也沒有一個完整的信息反饋過程。主要存在以下幾個方面的問題:

(1)車間管理人員無法準確掌握在制品的數量和存貯位置。
(2)車間生產過程和管理狀態不明晰,工藝路線和設備使用非常靈活,計劃頻繁變更,計劃的預見性差。
(3)生產管理自動化水平較低,人工進行設計更改和工藝更改,反應遲緩,產品過程質量缺乏有效監控,產品不良率很高。
(4)車間的信息傳遞與反饋仍以人工為主,傳遞慢,反饋不及時,信息量損失大,而且易出差錯。
(5)車間領導習慣于傳統的人工管理模式,對現代信息技術的發展和應用不熟悉。車間生產管理急需提高生產技術、精確度標準和質量監控以提高整體產品的質量、效率和降低成本,縮短制造周期。


功能模塊設計 
根據對機械加工行業的產品制造模式和需求的調查開發出了符合機械加工行業自身情況的MES系統,MES系統具備了車間計劃編制、作業調度、制造資源、檢驗信息、工藝信息、生產信息的集成管理等功能。主要包括8個模塊,MES系統運行示意圖。如圖1所示。
機械加工行業MES系統運行示意圖 
圖1 機械加工行業MES系統運行示意圖

MES系統運行圖說明:
(1)數據集成接口同步PDM的工藝信息和ERP下達的生產計劃信息,作為MES系統運行的業務數據基礎。ERP與MES成功運用的關鍵在于數據的實時共享并保持一致性。
 
(2)生產數據管理是從產品、組件到零件,定義物料編碼、物料名稱、物料BOM結構等數據,定義物料的特有屬性,如承制單位等,定義生產最關心的批次號,便于質量追溯,全面維護生產的基礎數據。

(3)在生產計劃排程模塊中,計劃員通過集成接口從ERP系統獲取廠制造部向車間下達的總的月完成任務,并結合車間實際在制品生產情況,編制出月生產計劃。在系統中,采用灰藍綠等顏色標志,很容易查看每個訂單和工序的狀態,包括是否編制零部件計劃、工序計劃、已派工和是否檢驗等,所有信息一目了然。當有臨時插單或生產異常發生時(如設備故障、物料到貨不及時等),系統允許計劃員調整作業計劃,對于生產作業計劃中出現的緊急插單進行隨時調整,包括進行零件分批、生產訂單拆分、外協加工等調整。

(4)當零部件計劃完成后,調度員接收計劃訂單,編制工序作業計劃,合理安排和分配任務,平衡車間生產能力,根據工序計劃進行作業派工,并自動生成包括產品名稱,工作中心、批次、工序、加工數量、要求時間等各種信息的派工單。派工單是MES的核心單據,作為計劃執行、跟蹤和反饋的介質,可將產品整個制造過程中全部業務數據集于一體。

(5)班組長或調度員在工段管理模塊中接收生產計劃并對工人進行任務派工,工人掃描派工卡,推送NC程序和工藝文件到現場設備端。在生產現場,工人通過現場終端登錄MES系統進行任務接收、瀏覽、生產數據查詢以及相關信息的反饋。

(6)質檢管理模塊可以通過現場終端錄入和管理首檢、工序間檢驗和機加成品檢驗等結果。操作者提交檢驗后,檢驗員可以自動收到任務信息。

(7)庫存管理模塊是對現場領料、半成品、成品入庫進行管理。建立統一的車間庫存管理平臺,將車間半成品庫存和成品庫存數字化、可視化。

(8)信息看板模塊顯示生產過程中的物料、設備、檢驗、人員和任務執行信息,實時反映生產實際情況。信息看板會發布生產變更通知、生產異常情況、重要信息發布、企業內部信息交流等信息。
 

機械加工行業數字化車間的實施步驟
搭建好的MES系統要應用到車間制造中,應對MES的推進過程做總體的規劃。通過數字化車間的建設,解決企業車間管理信息技術和工業技術的融合問題,機械加工行業根據“總體規劃、分步實施、以點帶面、整體推進”的原則,首先在某個產品生產線上進行試點,然后在全廠全面推廣應用。

1、確定需求與調研
在數字化車間實施之前,確定機械加工行業的生產信息化的具體需求是首要的任務,MES的實施涉及到企業生產過程的各個環節,部門與人員之間的協調非常重要,成立的項目小組對機加和裝配車間進行了生產組織過程差異分析和生產過程調研。

2、制定實施方案
企業的情況各有不同,項目組配合中標軟件公司做好MES的業務需求調研,與中標公司一起制定
出了機械加工行業MES系統實施方案。

3、網絡敷設和硬件部署
數字化車間的網絡建設是串聯各項業務,使之互相協作的保障,部署了包括觸摸一體機、新增數控機床、對刀儀、坐標儀、機床推送一體機等設備所需聯網的網絡。

4、基礎數據準備
基礎數據的規范性和準確性是保證項目成功實施的關鍵。聯系車間、工藝處相應管理人整理、核查、錄入部門人員基本資料、設備、工藝路線、定額等信息,并進行了相應角色的權限劃分,以及系統上線前的動員培訓和使用培訓。

5、功能測試及試運行
MES系統開發基本完成后,項目組對系統中的計劃排產、分廠調度、計劃編輯修改、追加零件計劃、待派工任務、反饋結果等過程管理、生產追蹤等功能 進行了測試,并在車間進行了試運行。

6、系統集成
MES需要和ERP、PDM/CAPP系統進行集成,更需要和底層設備之間進行集成,MES系統集成的ERP系統下發的生產制造計劃和反饋執行的結果,以及集成接收的PDM/CAPP的工藝文件和作業指導文檔,通過車間DNC網絡平臺能夠及時、準確地被推送到加工現場。

7、培訓和應用推廣
培訓參與項目的各單位人員MES的配置和操作流程,全面落實系統的使用。召開車間制造執行系統上線運行大會,共同推進生產過程管理信息化建設,為公司全面推廣MES起到示范作用。


機械加工行業MES解決方案
1、MES實施的主要經驗
機械加工行業車間制造執行系統(MES)項目的成功實施,是關鍵用戶配合和團隊共同努力的結果??梢钥偨Y為以下幾點經驗:
(1)系統選型與功能取舍
量體裁衣,根據企業生產特點,選擇最適合的廠商,選擇實力強、軟件技術水平高可集成性好,可定制開發的廠商;考慮與現有系統的配套性,與車間設備控制的兼容性。

(2)業務部門參與度
系統的最終使用者是工藝部門和生產車間,因此在設計流程和二次開發時一定要和使用系統的部門進行充分的溝通,真正掌握企業現狀,才能進一步改善、定制出合理的系統,如果系統實施只是簡單地錄入數據或者根據用戶的使用情況進行簡單電子化定制,那么就失去的項目實施的真正意義。

(3)科學的引導和推廣
MES上線后,對現有流程會有較大的改變。改變后的流程是否具有可操作性,能否為廣大的生產管理和操作人員所認可和接受,需要科學的引導和推廣。很多企業在推廣信息化系統時會走兩個極端:一個是“太硬”,企業管理層高舉考核、懲罰的大斧,結果使得用戶雖然在用,心里卻不斷地抗拒,難免會出現一些問題;一個是“太軟”,車間管理人員和生產人員很忙,交貨進度催緊,于是放松考核,最終MES系統的使用只能浮于表面。因此,系統推廣應以激勵為主,考核為輔。
 
2、項目建設的建議
針對不同企業的特點,在實施MES車間信息系統時應該有所側重,關注車間的實際需求。一定要選擇適合各廠的,生搬硬套別人的所謂先進管理技術和經驗往往達不到自己想要的結果。一個企業生產管理方式的變化不是一朝一夕就可以完成的,應該遵循循序漸進的原則朝正確的方向前進。任何信息化系統充其量只是一個工具,企業必須在提升管理手段的前提下,利用好信息化系統。
 
MES的實施會對原有的傳統工作流程、工作習慣和工作思路產生沖擊,需要進行適當轉換。隨著工業生產過程的日益復雜與規模的大型化,要求計算機系統不僅要完成直接面向過程的控制和優化,而且要在獲取生產全部過程信息基礎上進行指揮調度和綜合管理,MES的實施就是經歷如何利用計算機系統平臺開展業務,提高企業的管理水平的過程。
 
企業充分了解自己管理上存在的問題,實施了MES后能很快看到問題解決后帶來的效益,而MES的某些功能對企業來說近期不必要或是管理達不到適用這個功能的水平,實施后可能會對現有生產方式造成一些沖擊。對于這些不太符合企業當前需求的功能模塊,短期看不到很好的益處,但如果有些企業希望根據MES提供的專業的想法和管理觀點來改變自身的生產流程,獲得長遠的效益,可以對這些功能模塊逐步滲透。
 

實施效果
通過此次MES相關項目的實施,數字化地整合了機械加工行業機加、裝配等整體生產線的信息以及車間現場的第一手數據。強化和規范了流程控制,大大提高了工作效率,建立了風險評估與預警機制,可做到協同有序、調度有效,實現了統計精準化,也是公正和科學的考核體系與實施手段。

MES技術應用實施是建立低成本、高效率的現代化生產線的必然要求,同時實現企業信息化是一個長期的過程,不可能一蹴而就。在實踐過程中,各種系統之間會越來越契合、合理、及時、有效地協助企業提高管理水平。
 
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項目管理理論是指“在項目活動中運用專門的知識、技能、工具和方法,使項目能夠實現或超過項目干系人的需要和期望”的理論。項目管理包括整體、范圍、時間、成本、質量、人力資源、溝通等方面的管理。

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